CN104565330A - 汽车动力舱门机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种动力舱门机构,尤其是后舱门机构,用于带有舱门和开启和/关闭所述舱门的舱门驱动装置的机动车辆,所述舱门驱动装置包括带有电机轴和电机小齿轮的电机以及至少一个行星齿轮减速器,所述行星齿轮减速器具有太阳轮、带有设置在轴承销上的行星齿轮滚动体的行星齿轮架以及内齿环,所述行星齿轮减速器的太阳轮由电机小齿轮构成,所述行星齿轮减速器驱动一传动轴,其中所述轴承销在朝向电机的方向上凸出于设置在轴承销上的行星齿轮滚动体外。

Description

汽车动力舱门机构
技术领域
本发明涉及一种汽车动力舱门,尤其适用于带有后舱门的机动车辆,具备权利要求的前述部分所述的特征。
背景技术
市场在汽车使用舒适性方面上的要求越来越高。这一点尤其反映在以下方面:对于汽车部件大量的运动,使用尤其是电驱动的运动完全替代手动位置调节,或者至少部分地使用电机辅助,或者这种替代至少是可选的。这种替代过程已经获得了很大进展,其中的例子包括汽车的车窗玻璃、座椅和车外后视镜的调节。
最近一段时间,人们致力于为汽车上以可折叠方式设置的部件提供动力驱动方式的选择,尤其是对于汽车的后舱门(hatch)。这样的动力掀背式后车门/后舱门可从一些专利文件比如DE4007162A1、WO00/36259Al、DE4041480Al和DE202011106149Ul中得知。
在动力舱门结构的应用背景下使用的电机和传动装置会受到一系列限制,尤其是在可以使用的结构空间方面,这些限制产生以下后果:一方面必需选择较为昂贵的高成本驱动解决方案,另一方面因为会根据车门位置而变化的作用力的存在,可能存在较高的传动装置卡死的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有舱门驱动装置的动力舱门结构,这种舱门驱动装置能以低廉的成本生产,并且相对于传统的舱门驱动装置更不容易卡住。具体来说,本发明从电机和减速器单元所构成总成的实施入手,这种总成作为通用驱动组件适用于在现有技术状态下实现折叠运动所需的各种机械装置,尤其是适合与主轴驱动装置一起使用,如文件DE202011106149Ul中公布的那样。由于本发明所述优点的实现并不取决于机械传动装置的具体设计结构,所以关于其具体结构请参阅已经公布的现有技术。
根据本发明的汽车用动力式舱门结构,尤其适合于提供一种动力后舱门。其包含舱门以及用于开启/关闭所述舱门的舱门驱动装置,其中所述舱门驱动装置包含带有电机轴和电机小齿轮的电机,以及至少一个带有太阳轮、多个行星齿轮架和内齿环的行星齿轮减速器,其中行星齿轮架带有安装于多个轴承销上的多个行星齿轮滚动体。其中至少一个行星齿轮减速器的太阳轮由电机小齿轮构成,传动轴由至少一个行星齿轮减速器驱动。
传动轴可以是至少一个行星齿轮减速器的构成部分,也可以通过***的另外一个传动装置所驱动,这个传动装置最好也被设计为行星齿轮减速器。
本发明的关键在于行星齿轮架的轴承销在朝向电机的方向上突出于设置在轴承销上的滚动体之外。这样,在相对于电机轴的轴向方向上为电机小齿轮产生回旋空间,此设计放弃了在现有技术中一直明确地决定了舱门机构的具体构造的、最小化结构空间的标准,有效地阻止了电机小齿轮卡死现象的出现。同时,径向作用力,例如,出现在舱门的主轴驱动器上的径向作用力,能够被凸出的轴承销所补偿。
需要说明的是,所述舱门结构通常还包括布置在舱门驱动装置和舱门之间的传动机构,通过所述传动机构,舱门驱动装置所提供的作用力和/或运动被转换成舱门的折叠运动。如上文所述,舱门结构的这种传动机构在现有技术中已经为人们所知,并存在各种不同结构形式,而对于旨在提供舱门传动装置改进的本发明的技术实现而言,传动机构的具体实施并不相干,本发明可以结合所有已知技术的传动机构使用。
在本发明的一个具有优势的实施例中,电机小齿轮仅滑接在电机轴上,而根据现有技术,电机小齿轮需固定在电机轴上。通过这种设计,一方面不再需要固定电机小齿轮的生产步骤从而节省生产成本,另一方面,因为其固定方式而导致的电机小齿轮材料选择方面的潜在限制也会消失,同时也能可靠地避免电机小齿轮安装位置的变动影响舱门驱动装置的运行特性。
在本发明此实施例的一个特别优选的改进中,电机小齿轮可以在电机轴的轴向上移动,从而使电机小齿轮可以在舱门驱动装置的运行过程中于轴向方向上相对于电机轴移动,这种设计相对于现有技术,出人意料地大大降低了卡死的风险,正如发明人所认识到的那样。
本发明的此实施例可进一步优化,使得电机小齿轮在电机轴的轴向上朝向电机壳体方向和/或朝向行星齿轮减速器的行星齿轮架方向的移动能力受到一挡块的限制。通过这一方式可以定义一个工作范围,在这个工作范围内能够可靠地保证被用作至少一个行星齿轮减速器的太阳轮的电机小齿轮按照要求方式与行星齿轮滚动体啮合。
这里,在电机上实施可对电机小齿轮在朝向电机壳体的方向上的移动性进行限制的挡块是尤其有利的,比如作为在电机壳体或者电机轴上构成的结构,和/或实施可对电机小齿轮在朝向行星齿轮减速器的行星齿轮架的方向上的移动性进行限制的挡块也是尤其有利的,比如作为在行星齿轮架上构成的结构。
出于成本方面的原因,电机小齿轮优先采用塑料进行生产。在上文中提到,由于这里省去了以往所需的电机小齿轮和电机轴之间的连接,可以采用那些因自身特性难以与通常由金属制成的电机轴进行连接的材料,难以连接的原因包括,比如,粘接剂可用性差,因材料组合在形成金属-金属连接时出现问题,小齿轮材料较软从而不能在不出现意外变形的情况下承受压入操作等等。这些问题以前在使用塑料小齿轮时尤其会出现。然而,也可以使用金属小齿轮或者陶瓷小齿轮,尤其是这些通过MIM(金属注射成型)或者CIM(陶瓷注射成型)法生产的小齿轮。
在电机小齿轮螺旋啮合时,使用本发明将特别有利。也就是说,在带有相互啮合的螺旋齿的小齿轮中,作用力在电机轴的轴向上产生。现在这些作用力可以通过仅滑接到电机轴上而不于此进行固定的电机小齿轮所的移动所补偿,从而可靠地防止出现传动装置卡死的情况。
当传动轴与含有行星齿轮滚动体的轴承销的行星齿轮架一体成型时,可以节省更多的生产成本,因为这省略了对各个独立组件的组装。特别是,输出端上的轴向固定是多余的,因此可以被省略掉。这样,具体上说,一方面这省去了弹性挡圈的安装从而节约了成本,另一方面这使得模具成本得以降低,因为没有必要提供这样的弹性挡圈,因此也不需要额外的径向脱模用的滑块。
在生产与行星齿轮架以及行星齿轮滚动体的轴承销设计为一体的传动轴时,这可使用成型生产工艺。这里,可以使用塑料,但也可以通过使用MIM(金属注射成型)或CIM(陶瓷注射)法制成金属或陶瓷部件。这样的成型生产工艺的使用还带来了极大的好处,即可生产出在传动端闭合的空心轴。这样灰尘侵入的危险将被永久地减少,甚至减少到零。
而且,这被证明是有利的,因为这样的话,不再需要将轴承销单独***到行星齿轮架内后再固定,而轴承销的些许倾斜都会明显地提高齿轮卡住的风险,现在这个问题将会得到避免。
尤其是在与行星齿轮架以及行星齿轮滚动体的轴承销一体构成的传动轴,基于金属粉末或陶瓷粉末,特别是通过注射成型技术,如塑料成型、PIM或者CIM,由塑料制成时,这个成本节约的优势更为明显。
电机小齿轮通过与电机轴的形状配合连接固定以防止产生相对于电机轴的径向扭转,将是非常有利的。这一目的尤其可以通过以下途径实现:从一个圆形横截面开始,对朝向行星齿轮减速器的电机轴末端段横截面加以改变,去除位于一条圆割线一侧的材料。此段由一个圆柱形结构进行加工,从而产生一个平行于电机轴轴线的平面。该形状被称为“D形”。然后在电机小齿轮中设计一个插接孔,其横截面与电机区段更改后的横截面相匹配。
附图说明
下面参考附图进一步阐述本发明,这些附图示出了本发明的示例性实施例。其中:
图1为一舱门驱动装置的组件的分解图;
图2为一舱门驱动装置的示例性实施例的截面图;
图3为图2示例性实施例的其上安装有行星齿轮滚动体的第一行星齿轮架的俯视图;
图4a为图3示例性实施例的第二行星齿轮架的俯视图;
图4b为图4a所示第二行星齿轮架的截面图;
图5a为根据现有技术的行星齿轮架的俯视图;
图5b为图5a所示第二行星齿轮架的截面图。
具体实施方式
因为图1至4展示了本发明同一实施例的不同方面,在这些图中将使用相同的附图标记。
图1所示的舱门驱动装置10包含以下组件:具有电机壳体101和固定于电机壳体101上的电机壳体盖105和旋转轴为A的电机轴102的电机100,在舱门驱动装置10组装状态下滑接到电机轴102上的并带有螺旋齿轮201的电机小齿轮200,以及变速器总成300。优选地电机小齿轮200采用塑料进行生产,但也可以使用,比如,金属小齿轮或者陶瓷小齿轮,它们主要通过MIM(金属注射成型)或者CIM(陶瓷注射成型)法生产。
此外从图1可以看出,电机轴102在其朝向变速器总成300的一侧,带有一个具有D形横截面的区段103,这个区段可以通过在电机轴102原来为圆柱形的区段中加工一个平行于旋转轴A的平面104进行制作。电机小齿轮200带有一个凹槽203,在图1中因所选择观察方向的原因这个凹槽不可见,此凹槽至少在区段202中与区段103的D形结构相匹配,从而产生一种形状配合连接,以确保电机小齿轮200不会产生相对于电机轴102的径向扭转。
通过图2所示截面图,可以很清楚地看出变速器总成300的结构以及整个舱门驱动装置10的工作原理。变速器总成300被设计为安装在壳体330中的两级行星齿轮减速器,并以不可旋转方式固定在电机壳体101或者电机壳体盖105上。
在图中所示的变速器总成300实施例中,第一行星齿轮减速器带有螺旋齿,而第二行星齿轮减速器的小齿轮的齿平行于旋转轴延伸。
第一行星齿轮减速器的内齿环于此由壳体330内侧区段331中布置的齿332构成,第一行星齿轮减速器的太阳轮由电机小齿轮200构成。
除此之外,第一行星齿轮减速器具有行星齿轮架311,在图3中单独示出,所述行星齿轮架上带有一体成型的轴承销312,所述轴承销上安装有可以旋转的行星齿轮滚动体313,这些滚动体尤其可以设计为行星齿轮。可选地,行星齿轮滚动体313可通过,比如通过开口簧环,固定在轴承销312上,或者至少对其平行于轴承销312纵轴的运动加以限制。需要强调的是,轴承销312在朝向电机100的方向上突出于设置在轴承销312上的滚动体313之外,这一点在图3中很容易看出。
第一传动轴314同样与第一行星齿轮架311一体成型,第一传动轴由外齿316构成为小齿轮,并构成第二行星齿轮减速器的太阳轮。
第二行星齿轮减速器还包括图4a和4b所示的第二行星齿轮架321,其上构成有一体成型的轴承销322,轴承销上安装有可以旋转的行星齿轮滚动体323,这些滚动体尤其可以设计为行星齿轮,第二行星齿轮架321还带有同样为与其一体成型的第二传动轴324以及从图4b可以看出的带有内齿326的空腔325,还带有由壳体330内侧区段335中布置的齿336构成的第二内齿环。第二行星齿轮架321通过一可固定在壳体330上的变速器盖328固定以防止产生轴向移动。
在图3、4a和4b所示行星齿轮架311或者321中,轴承销312和/或322和传动轴314和/或324分别与含有在其上成型的齿316和/或326的行星齿轮架一体成型,相对于现有技术中已知的行星齿轮架(如图5a和5b所示),上述设计具有明显的进步。尽管现有技术的行星齿轮架511已经带有一个与行星齿轮架511一体式连接的传动轴514,但轴承销512仍然作为单独零件提供并安装到行星齿轮架511中,并主要通过压入的方式实施固定。这样一来,不但在生产组件时需要大量的操作步骤,而且如果轴承销定位稍微偏离目标位置,就会导致其上安装的行星齿轮滚动体出现倾斜,并增强了行星齿轮减速器出现卡死的趋势。另外还不能使用具有价格和重量方面优势的、可通过成型生产工艺制造的传动组件,尤其是通过CIM或PIM法生产的全塑料传动组件。
再次参照图2简要说明电机100工作时发生的情况。电机轴102围绕其旋转轴A旋转,电机小齿轮200由于与电机轴102的区段103存在形状配合连接,因此同样围绕旋转轴A旋转。与电机的小齿轮200的螺旋齿201啮合的、具有螺旋齿的行星齿轮滚动体313由作为太阳轮的电机小齿轮200所驱动,并沿着第一行星齿轮减速器的内齿环旋转,所述内齿环由壳体330内侧区段331中布置的齿332构成,因为壳体330以不可旋转方式与电机100相连接,所以第一行星齿轮架311与其上布置的第一传动轴314旋转。
上面已经提到,传动轴314上设计的外齿316构成第二行星齿轮减速器的太阳轮。太阳轮与行星齿轮滚动体323啮合并使其旋转,这样一来滚动体在第二行星齿轮减速器的内齿环上旋转,所述内齿环由壳体330内侧区段335中布置的齿336构成。相应地,因为壳体330以不可旋转方式与电机100相连接,第二行星齿轮架321与其上布置的第二传动轴324开始旋转,并驱动传动机构(图中未绘出),以将上述旋转运动转换为舱门的开启或者关闭运动。
其中尤为关键的是,电机小齿轮200不像现有技术那样以压入配合或者其他方式固定在电机轴102上,而是滑接在电机轴102上。换句话说,电机小齿轮200以滑动配合方式连接,即能够在电机轴102的轴向方向上移动,而该方向由电机轴的旋转轴A所确定,借助这一设计,电机小齿轮可以在电机轴102上设计的电机侧第一挡块107和第一行星齿轮架311上布置的变速器侧第二挡块317之间移动。通过按上述方法为电机小齿轮200设计的回旋空间可显著降低变速器总成300卡死的风险。
附图标记列表
10        舱门驱动装置
100       电机
101       电机壳体
102       电机轴
103       区段
105       电机壳体盖
107       挡块
200       电机小齿轮
201       螺旋齿
202       区段
203       凹槽
300       变速器总成
311,321  行星齿轮架
312,322  轴承销
313,323  行星齿轮滚动体
314,324  传动轴
316       外齿
317       挡块
325       空腔
326       内啮合齿
328       变速器盖
330       壳体
331,335  区段
332,336  齿
511       行星齿轮架
512       轴承销
514       传动轴
A         旋转轴

Claims (9)

1.动力舱门机构,尤其是后舱门机构,用于带有舱门和开启和/关闭所述舱门的舱门驱动装置(10)的机动车辆,所述舱门驱动装置(10)包括带有电机轴(102)和电机小齿轮(200)的电机(100)以及至少一个行星齿轮减速器,所述行星齿轮减速器具有太阳轮、带有设置在轴承销(312,322)上的行星齿轮滚动体(313,323)的行星齿轮架(311,321)以及内齿环,所述行星齿轮减速器的太阳轮由电机小齿轮(200)构成,所述行星齿轮减速器驱动一传动轴(314,324),
其特征在于,
所述轴承销(312,322)在朝向电机(100)的方向上凸出于设置在轴承销(312,322)上的行星齿轮滚动体(313,323)外。
2.根据权利要求1所述的动力舱门机构,其特征在于,所述电机小齿轮(200)滑接在电机轴(102)上。
3.根据权利要求2所述的动力舱门机构,其特征在于,所述电机小齿轮(200)在电机轴(102)的轴向方向上是可移动的。
4.根据权利要求3所述的动力舱门机构,其特征在于,电机小齿轮(200)在电机轴(102)的轴向方向上的移动能力在朝向电机的外壳(101)的方向上和/或在朝向行星齿轮的行星齿轮架(311)的方向上受到挡块(107,317)限制。
5.根据前述权利要求任一所述的动力舱门机构,其特征在于,电机小齿轮(200)为塑料小齿轮。
6.根据前述权利要求任一所述的动力舱门机构,其特征在于,所述电机小齿轮(200)包括有螺旋齿。
7.根据前述权利要求任一所述的动力舱门机构,其特征在于,所述传动轴(314,324)与含有行星齿轮滚动体(313,323)的轴承销(312,322)的行星齿轮架(311,321)一体构成。
8.根据权利要求7所述的动力舱门机构,其特征在于,与含有行星齿轮滚动体(313,323)的轴承销(312,322)的行星齿轮架(311,321)一体构成的传动轴(314,324)通过成型工艺制成,特别是由塑料制成或者通过MIM或CIM工艺制成。
9.根据前述权利要求任一所述的动力舱门机构,其特征在于,电机小齿轮(200)通过形状配合与电机轴(102)固定以阻止其相对于电机轴(102)的径向扭转。
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